![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Синтез Сахаров при обращении гликолиза
Реакции гликолиза могут идти в обратном направлении, в результате чего из пирувата вновь будут синтезированы углеводы. Такой обращенный гликолиз носит название глюконеогенеза: Глюкоза
Глюкоза
ФЕП-карбоксикиназой (15). Далее фосфоенолпируват легко превращается во фруктозо-1, 6-бисфосфат за счет обращения реакций гликолиза. Обращение реакций (16 и 17), катализируемых гексокиназой и фосфофруктокиназами, достигается при действии соответствующих фосфатаз. Из 6С-сахаров, образованных в результате глюконеогенеза, возможен синтез сахарозы при участии сахарозофосфатсинтазы. Таким образом, в метаболизме растений существует способ синтеза Сахаров из пирувата. Наиболее активно глюконеогенез протекает в прорастающих семенах тех растений, в которых запасными соединениями являются жиры (см. подразд. 4.1.9).
4.1, 5. ОБРАЗОВАНИЕ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ЭКВИВАЛЕНТОВ, АТФ И СО2 В ЦИКЛЕ ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ В процессе гликолиза освобождается лишь незначительная часть той энергии, которая потенциально заключена в такой сложной молекуле, как глюкоза. В аэробных условиях пируват поступает в митохондрии, где подвергается окончательному окислению с образованием СО2. Сначала окисление пирувата катализирует сложный пируватдегидрогеназный комплекс (ПДК) (рис. 4.4). В его состав входят три фермента (пируватдегидрогеназа, дигидролипоилтрансацетилаза, дигидролипоилдегидрогеназа) и пять коферментов (тиаминпирофосфат — витамин В1, липоевая кислота, НАД В реакции окисления пирувата участвует коэнзим А (СоА—SH) — сложная молекула, в составе которой есть активная SH-группа. Коэнзим А функционирует как универсальный переносчик ацетильных групп в разных ферментативных реакциях. Это соединение способно связывать остатки уксусной кислоты с образованием макроэргической тиоэфирной связи в молекуле ацетил-СоА. Окислительное декарбоксилирование пирувата (7) пируватдегидрогеназным комплексом сопровождается восстановлением НАД Первой реакцией цикла можно считать реакцию конденсации ацетил-СоА с оксалоацетатом с образованием цитрата (2), катализируемую цитратсинтазой (см. рис. 4.4). Рис. 4.4. Окисление пирувата в матриксе митохондрий через пируватдегидрогеназный комплекс и цикл трикарбоновых кислот. Окислительное декарбоксилирование пирувата сопровождается выделением СО2, восстановлением НАДН и синтезом ацетил-СоА. В реакции, катализируемой цитратсинтазой, ацетил-СоА конденсируется с оксалоацетатом с образованием цитрата. В ЦТК цитрат окисляется с выделением двух молекул СО2, в результате вновь синтезируется оксалоацетат. В реакциях ЦТК образуются 3 НАДН и 1 ФАДН2, а также синтезируется 1 АТФ. Образованный оксалоацетат вновь реагирует с ацетил-СоА, запуская следующий оборот цикла. Реакции 1— 9 катализируют следующие ферменты: 1 — пируватдегидрогеназный комплекс; 2 — цитратсинтаза; 3 — аконитаза; 4 — НАД-зависимая изоцитратдегидрогеназа; 5 — α -кетоглутаратдегидрогеназный комплекс; б — сукцинил-СоА-синтетаза; 7 — сукцинатдегидрогеназа; 8 — фумараза; 9 — НАД-зависимая малатдегидрогеназа
Изомеризация цитрата в изоцитрат включает две реакции, связанные сначала с отщеплением, а затем присоединением воды (3). Обе реакции катализируются одним ферментом — аконитазой. Далее следуют две реакции окислительного декарбоксилирования, каждая из которых связана с восстановлением НАД Сукцинат окисляется до фумарата (7) сукцинатдегидрогеназой. Этот фермент локализован не в матриксе, а во внутренней мембране митохондрий и представляет собой один из компонентов дыхательной цепи — комплекс II. В ходе окисления сукцината электроны передаются на молекулу ФАД, которая является простетической группой в составе комплекса. Электроны с ФАДН2 прямо уходят в дыхательную цепь. Таким образом, сукцинатдегидрогеназа — это общий компонент ЦТК и дыхательной цепи (см. подразд. 4.2.3). Далее фумараза гидратирует фумарат с образованием малата (8). И наконец, цикл замыкается реакцией окисления малата в оксалоацетат (9) при участии НАД-зависимой малатдегидрогеназы. Это третья реакция цикла, в которой генерируются НАДН. Хотя данная реакция легкообратима, in vivo ее равновесие сдвинуто в сторону образования оксалоацетата. Сдвиг происходит потому, что продукты реакции быстро используются: оксалоацетат вновь реагирует с очередной молекулой ацетил-СоА и вступает в следующий оборот цикла, а НАДН окисляется в дыхательной цепи. Хотя большинство реакций цикла обратимы, две из них, катализируемые цитратсинтазой и α -кетоглутаратдегидрогеназным комплексом, физиологически необратимы и контролируют направление цикла. Таким образом, в матриксе митохондрий завершается процесс окисления глюкозы, начавшийся в цитозоле. В результате действия ПДК и одного оборота ЦТК молекула пирувата полностью окисляется с образованием 3 молекул СО2. Окисление пирувата сопровождается образованием 4 молекул НАДН, восстановлением ФАД и синтезом одной молекулы АТФ. Энергетический выход при окислении глюкозы принято приравнивать к 36 молекулам АТФ. Эта цифра базируется на том, что окисление в дыхательной цепи НАДН, образованного в ЦТК, связано с синтезом трех молекул АТФ, а ФАДН2 — двух. Образованный в цитозоле НАДН также может быть окислен в цепи с образованием двух молекул АТФ (см. подразд. 4.2.6 и 4.2.9). При полном окислении глюкозы 2НАДН образуются при гликолизе в цитозоле, 8НАДН и 2ФАДН2 — в матриксе при окислении двух молекул пирувата. При окислении всех восстановленных эквивалентов в дыхательной цепи в сумме может быть получено 32 АТФ. Если учесть 4 молекулы АТФ, образованных на уровне субстратного фосфорилирования (2 АТФ в гликолизе и 2 АТФ в ЦТК), общий итог составит 36 молекул АТФ. Следует отметить, что эта цифра достаточно приблизительна и скорее всего завышена. Ряд данных указывает на то, что число молекул АТФ, синтезированных при окислении НАДН, может быть меньше трех (см. подразд. 4.2.7).
|